des.c

   1 /*
   2  * des.c - data encryption standard algo
   3  *
   4  * author: hackbard@hackdaworld.dyndns.org
   5  *
   6  */
   7
   8 #include <string.h>
   9 #include "des.h"
  10
  11 u8 key_perm_table[DES_INITIAL_KEY_LEN]={
  12  57,49,41,33,25,17,9,1,58,50,42,34,26,18,
  13  10,2,59,51,43,35,27,18,11,3,60,52,44,36,
  14  63,55,47,39,31,23,15,7,62,54,46,38,30,22,
  15  14,6,61,53,45,37,29,21,13,5,28,20,12,4
  16 };
  17
  18 u8 rot_per_round_table[DES_SUBKEYS]={
  19  1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1
  20 };
  21
  22 u8 subkey_perm_table[DES_SUBKEY_LEN]={
  23  14,17,11,24,1,5,3,28,15,6,21,10,
  24  23,19,12,4,26,8,16,7,27,20,13,2,
  25  41,52,31,37,47,55,30,40,51,45,33,48,
  26  44,49,39,56,34,53,46,42,50,36,29,32
  27 };
  28
  29 u8 data_perm_table[DES_DATA_BLOCK_LEN]={
  30  58,50,42,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,
  31  62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,40,32,24,16,8,
  32  57,49,41,33,25,17,9,1,59,51,43,35,27,19,11,3,
  33  61,53,45,37,29,21,13,5,63,55,47,39,31,23,15,7
  34 };
  35
  36 u8 data_expansion_table[DES_SUBKEY_LEN]={
  37  32,1,2,3,4,5,4,5,6,7,8,9,
  38  8,9,10,11,12,13,12,13,14,15,16,17,
  39  16,17,18,19,20,21,20,21,22,23,24,25,
  40  24,25,26,27,28,29,28,29,30,31,32,1
  41 };
  42
  43 u8 sbox[DES_SBOXES][DES_SBOX_LEN]={
  44  {14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,
  45   0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8,
  46   4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0,
  47   15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13},
  48  {15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,
  49   3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5,
  50   0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15,
  51   13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9},
  52  {10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,
  53   13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1,
  54   13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7,
  55   1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12},
  56  {7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,
  57   13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9,
  58   10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4,
  59   3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14},
  60  {2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,
  61   14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9.8,6,
  62   4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14,
  63   11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3},
  64  {12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11,
  65   10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8,
  66   9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6,
  67   4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13},
  68  {4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,
  69   13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
  70   1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,
  71   6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12},
  72  {13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,
  73   1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,
  74   7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8,
  75   2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11}
  76 };
  77
  78 u8 pbox[DES_PBOX_LEN]={
  79  16,7,20,21,29,12,28,17,1,15,23,26,5,18,31,10,
  80  2,8,24,14,32,27,3,9,19,13,30,6,22,11,4,25
  81 };
  82
  83 u8 data_final_perm_table[DES_DATA_BLOCK_LEN]={
  84  40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47,15,55,23,63,31,
  85  38,6,46,14,54,22,62,30,37,5,45,13,53,21,61,29,
  86  36,4,44,12,52,20,60,28,35,3,43,11,51,19,59,27,
  87  34,2,42,10,50,18,58,26,33,1,41,9,49,17,57,25
  88 };
  89
  90 int rotate_right(u8 *obj,int len) {
  91  u8 tmp=obj[len-1];
  92  while(--len) obj[len]=obj[len]>>1|((obj[len-1]&1)<<7);
  93  obj[0]=obj[0]>>1|((tmp&1)<<7);;
  94  return 1;
  95 }
  96
  97 int rotate_left(u8 *obj,int len) {
  98  int i=0;
  99  u8 tmp=obj[0];
 100  for(i=0;i<len-1;i++) obj[i]=obj[i]<<1|(obj[i+1]>>7);
 101  obj[len-1]=obj[len-1]<<1|(tmp>>7);
 102  return 1;
 103 }
 104
 105 int table_trans(u8 *src,u8 *final,u8 *table,int len) {
 106  int i;
 107  memset(final,0,len/8);
 108  for(i=0;i<len;i++)
 109   final[i/8]|=((((src[(table[i]-1)/8])>>((8-table[i]%8)&7))&1)<<(7-i%8));
 110  return 1;
 111 }
 112
 113 int subkey_trans(u8 *key,int round) {
 114  int i;
 115  for(i=0;i<rot_per_round_table[round];i++) {
 116   rotate_left(key,DES_INITIAL_KEY_LEN/(8*2));
 117   rotate_left(key+DES_INITIAL_KEY_LEN/(8*2),DES_INITIAL_KEY_LEN/(8*2));
 118  }
 119  return 1;
 120 }
 121
 122 int compute_subkeys(u8 *key0,u8 subkey[DES_SUBKEYS][DES_SUBKEY_LEN/8]) {
 123  int i;
 124  u8 key0_56[DES_INITIAL_KEY_LEN/8];
 125  /* initial permutation of key */
 126  table_trans(key0,key0_56,key_perm_table,DES_INITIAL_KEY_LEN);
 127  for(i=0;i<DES_SUBKEYS;i++) {
 128   /* split and rotate key_056 */
 129   subkey_trans(key0_56,i);
 130   /* chose 48 bits as a subkey */
 131   table_trans(key0_56,subkey[i],subkey_perm_table,DES_SUBKEY_LEN);
 132  }
 133  return 1;
 134 }
 135
 136 int get_sbox_value(u8 *data,int offset,int len,int box) {
 137  int tmp;
 138  tmp=((offset%8)==0)?data[offset/8]>>(8-len):((data[offset/8]&((1<<(offset%8))-1))<<(offset%8))|(data[(offset/8)+1]>>(len-(8-(offset%8))));
 139  return(sbox[box][((tmp&1)|(tmp&(1<<(len-1))<<1))*16+(tmp&((1<<(len-1))-1)>>1)]);
 140 }
 141
 142 int data_s_and_p(u8 *data) {
 143  u8 s[DES_DATA_BLOCK_LEN/(8*2)];
 144  int i;
 145  for(i=0;i<DES_SBOXES;i++)
 146   s[i]=get_sbox_value(data,i*(DES_SUBKEY_LEN/DES_SBOXES),(DES_SUBKEY_LEN/DES_SBOXES),i);
 147  table_trans(s,data,pbox,DES_PBOX_LEN);
 148  return 1;
 149 }
 150
 151 int progress_data(u8 *data,u8 *crypted,u8 subkey[DES_SUBKEYS][DES_SUBKEY_LEN/8],u8 mode) {
 152  int i,j;
 153  u8 permuted_data[DES_DATA_BLOCK_LEN/8];
 154  u8 left[DES_DATA_BLOCK_LEN/(2*8)];
 155  u8 right[DES_DATA_BLOCK_LEN/(2*8)];
 156  u8 tmp[DES_DATA_BLOCK_LEN/(2*8)];
 157
 158  /* initial permutation */
 159  table_trans(data,permuted_data,data_perm_table,DES_DATA_BLOCK_LEN);
 160  memcpy(left,permuted_data,DES_DATA_BLOCK_LEN/(2*8));
 161  memcpy(right,permuted_data+DES_DATA_BLOCK_LEN/(2*8),DES_DATA_BLOCK_LEN/(2*8));
 162  for(i=0;i<DES_SUBKEYS;i++){
 163   /* expand right data to 48 bit */
 164   table_trans(right,permuted_data,data_expansion_table,DES_SUBKEY_LEN);
 165   /* xor with subkey */
 166   for(j=0;j<DES_SUBKEY_LEN/8;j++) permuted_data[j]^=subkey[mode&MODE_CRYPT?i:DES_SUBKEYS-1-i][j];
 167   /* sbox substitutions and pbox permutations */
 168   data_s_and_p(permuted_data);
 169   /* xor with left data */
 170   memcpy(tmp,right,DES_DATA_BLOCK_LEN/(2*8));
 171   for(j=0;j<DES_DATA_BLOCK_LEN/(2*8);j++)
 172    right[j]=permuted_data[j]^left[j];
 173   /* switch left and right data - not for last round */
 174   if(i!=15) memcpy(left,tmp,DES_DATA_BLOCK_LEN/(2*8));
 175  }
 176  /* merge and do final permutation */
 177  memcpy(permuted_data,left,DES_DATA_BLOCK_LEN/(2*8));
 178  memcpy(permuted_data+DES_DATA_BLOCK_LEN/(2*8),right,DES_DATA_BLOCK_LEN/(8*2));
 179  table_trans(permuted_data,crypted,data_final_perm_table,DES_DATA_BLOCK_LEN);
 180  return 1;
 181 }
 182
 183 int des_crypt_decrypt(u8 *src,u8 *final,u8 *key,int len,u8 mode) {
 184  u8 subkey[DES_SUBKEYS][DES_SUBKEY_LEN/8];
 185  int i,j;
 186  /* compute the subkeys:
 187     - initial key transformation: 64bit -> 56bit
 188     - obtain subkeys by:
 189       - split 56bit key -> 28bit - 28bit
 190       - rotate these to the left (rotation depends on round)
 191       - merge them again -> 56bit
 192       - do permuted choice -> 56bit -> 48 bit, the subkey
 193       - loop 16 times
 194  */
 195  compute_subkeys(key,subkey);
 196  /* split data to 64bit blocks, and crypt/decrypt each block
 197     depending on mode (CBC/ECB):
 198     - initial data transformation
 199     - crypt data:
 200       - split 64bit data -> 32bit - 32bit
 201       - expand right data block
 202       - xor right block with subkey i (or 15-i)
 203       - do sbox and pbox permutations
 204       - xor result with left data block
 205       - switch left and right data block (not for last cycle)
 206       - loop 16 times
 207     - do final permutation
 208  */
 209  for(i=0;i<len/8;i++) {
 210   if((mode&MODE_CBC)&&(mode&MODE_CRYPT)&&(i!=0))
 211    for(j=0;j<8;j++) src[i*8+j]^=final[(i-1)*8+j];
 212   progress_data(src+i*8,final+i*8,subkey,mode);
 213   if((mode&MODE_CBC)&&(mode&MODE_DECRYPT)&&(i!=0))
 214    for(j=0;j<8;j++) final[(i*8)+j]^=src[(i-1)*8+j];
 215  }
 216  return 1;
 217 }
 218
 219 int des_encrypt(u8 *plain,u8 *crypted,u8 *key,int len,u8 mode) {
 220  des_crypt_decrypt(plain,crypted,key,len,MODE_CRYPT|mode);
 221  return 1;
 222 }
 223
 224 int des_decrypt(u8 *crypted,u8 *plain,u8 *key,int len,u8 mode) {
 225  des_crypt_decrypt(crypted,plain,key,len,MODE_DECRYPT|mode);
 226  return 1;
 227 }